为了探究飞秒激光成丝的内在机制以实现长度表征, 采用荧光法和声学法, 得到了不同入射激光脉冲能量下和偏振态下等离子体光丝的荧光光谱和声音信号信息。结果表明,在相同激光脉冲能量下圆偏振光产生的N2荧光信号强度约为线偏振光的2倍, 而线偏振光产生的N2+荧光信号强度则约为圆偏振光的1.3倍; 等离子体荧光测量是获取等离子体光丝长度的有效途径, 相比于声学测量法更精确。该研究为揭示相干激光发射随光丝长度变化的物理实质提供了光丝长度表征的可行方案。
激光物理 等离子体光丝 荧光强度演化 声学测量 laser physics plasma filament evolution of fluorescence intensity acoustic measurement
为了解决食品生产加工场所的卫生检查地点不固定、检测效果受环境因素影响大等问题，根据不同种类食品残留物在紫外光照射下产生不同波长荧光的特性，采用荧光成像技术和分块大津算法，开发了一种能够协助现场检测员进行视觉卫生检查的手持式荧光成像设备。利用3种常见材料表面(木制案板、不锈钢板、聚乙烯塑料板)对奶粉(体积分数为50%、33%、20%、10%、2%)和菠菜残渣(体积分数为50%、33%、25%、20%、10%)进行了实验验证。结果表明，该系统可以协助检测员进行卫生安全检查，不同体积分数菠菜残渣在3种材料表面检出率为100%，不同体积分数奶粉残留物在木制案板和不锈钢板表面检出率为100%，在聚乙烯塑料板表面，除体积分数为2%的奶粉残留物部分检出外，其余体积分数奶粉残留物均能有效检出。该研究为食品加工场所手持式卫生检测设备开发提供了参考。
成像系统 残留物检测 荧光成像技术 食品安全 现场可编程门阵列 分块大津算法 image systems detection of residues fluorescence imaging technique food safety field-programmable gate array block Otsu algorithm
1 陕西理工大学 机械工程学院, 陕西 汉中 723000
2 陕西省工业自动化重点实验室, 陕西 汉中 723000
为了探究干旱胁迫对茶树幼苗叶绿素荧光参数的影响, 选取龙井茶树幼苗进行干旱胁迫实验。利用叶绿素荧光成像技术提出斜率荧光指数SFI评估茶树幼苗干旱胁迫状况, 计算1~8天内同一时刻灰度均值的极差R, 以R的相对误差δ＜5%确定极差稳定的时间范围, 建立该区间内曲线上各点斜率变化与胁迫天数的相关模型。分析比较了斜率荧光指数SFI、动态荧光指数DFI、光合功能指数PFI、荧光衰减比率Rfd与胁迫天数之间的相关性。结果表明: Rfd和PFI与胁迫天数之间没有明显的相关性, SFI和DFI与胁迫天数之间有相关性。感兴趣区域ROI为50×50pixel时, SFI与干旱胁迫的天数之间的相关性(决定系数R2=0.94)明显高于DFI与胁迫天数之间的相关性(R2=0.60)。利用SFI评估茶树幼苗受干旱胁迫状况具有更高的准确率, 为现代农业中监测植物生长状况提供了参考。
叶绿素荧光成像 斜率荧光指数 荧光衰减比率 光合功能指数 动态荧光指数 chlorophyll fluorescence imaging technology slope fluorescence index fluorescence attenuation ratio dynamic fluorescence index photosynthetic function index
采用溶剂热合成方法, 合成了一例金属-有机框架{［Zn2(OH)(TZI)·2H2O］·6DMF}n (1)(TZI为5-四氮唑间苯二甲酸), 并利用单晶X射线衍射、元素分析、红外光谱、热重分析、粉末X射线衍射等手段对化合物进行了结构表征。单晶X射线衍射结果显示配合物1呈现出三维孔道结构, 并且孔道中存在未配位的羧基和配位的水分子。随后通过后合成法将Eu(Ⅲ)离子引入到框架中得到具有红光发射特征的Eu(Ⅲ)@1。在275 nm的激发光下, Eu(Ⅲ)@1存在两组荧光发射, 第一组在418 nm处的宽峰为配合物1的荧光发射, 荧光源于有机配体的吸收和发射; 第二组五个发射峰为Eu(Ⅲ)离子的红色特征发射峰, 其主峰为619 nm。尿液中其他成分抗干扰性实验结果表明, Eu(Ⅲ)@1荧光探针对于生物标记物1-萘酚非常敏感, 能够导致红色荧光猝灭(619 nm), 并伴有青色荧光增强(465 nm), 对1-萘酚具有高选择性。荧光滴定实验结果显示Eu(Ⅲ)@1基于465和619 nm处荧光发射峰对1-萘酚的检测限分别为6.95 μmol/L和1.75 mmol/L。
金属-有机框架 Eu(Ⅲ)功能化 溶剂热合成 晶体结构 后合成 荧光 1-萘酚 metal-organic framework Eu(Ⅲ) functionalization solvothermal synthesis crystal structure post-synthesis fluorescence 1-naphthol
1 西安理工大学应用化学系, 西安 710054
2 西安理工大学材料物理与化学系, 西安 710048
3 陕西省微生物研究所, 西安 710043
分别以吡嗪和4,4’-联吡啶为共配体, Cd2+、Zn2+与4,4’-偶氮苯二甲酸(H2(4,4’-azo))配位反应得到了两个金属-有机框架(MOFs)。X射线单晶衍射研究结果表明, 其结构中均不含共配体, 与之前报道的 ［Cd(4,4’-azo)(H2O)］n(1)和［Zn(4,4’-azo)(H2O)2］n(2)的晶体结构一致。将共配体变为几何尺寸更长的1,3-二(四吡啶基)丙烷(bpp), 金属离子变为Co2+, 合成了一个共晶［H2(4,4’-azo)(bpp)］n(3), 其为单斜晶系, C2/c空间群, 晶胞参数: a=3.216 8(19) nm, b=0.475 5(3) nm, c=1.873 2(14) nm。用热重分析仪和荧光分光光度计分别研究了三个化合物的热稳定性和两个MOFs的发光性质。1和2都具有优异的热稳定性, 尤其是2的初始失重温度高达247 ℃。由于1是由4,4’-azo双齿配位两个Cd2+形成双核3D网络结构, 而2是4,4’-azo单齿配位Zn2+形成的1D “zig-zag”链, 两者的紫外光谱和荧光光谱不同。2除具有配体固有的荧光发射(359 nm)外, 由于Zn2+与4,4’-azo配位后产生的配体到金属的电荷跃迁(LMCT), 还在420 nm处新增一个增强的荧光发射峰。
4,4’-偶氮苯二甲酸 金属-有机框架 晶体结构 荧光 电荷跃迁 热稳定性 4,4’-azobenzoic acid metal-organic framework crystal structure fluorescence charge transfer thermal stability
强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所),西安 710024
闪烁体表面状态将影响其荧光出射强度和空间分辨等闪烁性能, 进而影响辐射探测系统的测试结果。本文通过理论模拟和实验研究等方式, 系统表征了LYSO∶Ce闪烁体被射线激发时在4种表面状态下(双面抛光、仅出射面抛光、仅入射面抛光和双面均不抛光)的荧光强度空间分布, 以及闪烁体厚度对其空间分辨的影响规律。结果表明, 4种状态在法线方向0°的荧光出射相对强度为0.49∶0.64∶0.89∶1, 荧光强度随出射角度增加而逐渐减小。随着表面抛光度的降低, 闪烁体出射荧光空间分布更均匀。闪烁体厚度为0.3、1.0和5.0 mm时, 双面抛光的空间分辨分别为1.70、1.36和1.12 lp/mm, 单面抛光-出射面抛光的空间分辨为1.5、1.2和1.0 lp/mm, 空间分辨随闪烁体厚度增加而降低, 并且双面抛光时空间分辨比单面抛光提升了约12%。
LYSO∶Ce闪烁体 表面状态 荧光强度 空间分辨 厚度 LYSO∶Ce scintillator surface state fluorescence intensity spatial resolution thickness
1 淮南师范学院 电子工程学院，安徽 淮南 232038
2 潍坊学院 化学化工与环境工程学院，山东 潍坊 261061
利用高温固相法制备了一系列不同Pr3+掺杂浓度的CsLa（WO4）2荧光粉，测试了X射线衍射（XRD）、漫反射光谱、激发光谱、发射光谱与荧光衰减曲线，讨论了光致发光光谱与浓度、温度的联系，并基于荧光强度比（FIR）技术计算得出温度传感相关参数。CsLa（WO4）2∶Pr3+主要呈现源自3P0和1D2能级的发射，对应的最佳掺杂浓度分别为0.03和0.01，经证实电偶极⁃电偶极相互作用导致了浓度猝灭。3P0与1D2能级的发射随温度变化趋势不同，这主要归因于Pr3+⁃W6+的价间电荷迁移（IVCT）、交叉弛豫（CR）和多声子弛豫（MPR）等过程的综合作用。由于上述发射表现出不同的浓度和温度依赖特性，实现了颜色可调谐发光。基于3P1→3H5/3P0→3H4热耦合能级对和1D2→3H4/3P0→3H4非热耦合能级对的FIR，计算得到相对灵敏度分别为586.01/T2 K-1和1 071.78/T2 K-1，表明该材料在温度传感领域具有潜在应用价值。
Pr3+ CsLa（WO4）2 光致发光 温度传感 荧光强度比（FIR） Pr3+ CsLa（WO4）2 photoluminescence temperature sensing fluorescence intensity ratio（FIR）
为克服测试时环境变化对荧光检测的影响，我们设计合成了比率型荧光探针，利用双波长的荧光发射来有效消除背景干扰。本文以邻苯二胺、四硼酸钠和1?甲基?3?烯丙基咪唑溴盐为反应前体，利用一步水热法合成了基于碳点双发射的荧光探针L?CDs，并实现了对铜离子（Cu2+）的双信号响应。L?CDs表现出荧光双发射现象，当激发波长为380 nm时，呈现出440 nm和570 nm的双发射峰。Cu2+可使探针在440 nm处的荧光发射强度减弱，同时570 nm的荧光发射峰增强。Cu2+浓度在0.04~0.244 mmol/L范围内时，与荧光比率信号（F570/F440）表现出良好的线性相关，检出限（LOD）为0.6 μmol/L。所构建的荧光探针可用于实际水样中Cu2+的检测，回收率为99.4% ~ 101.8%。
碳量子点 荧光探针 铜离子 比率探针 carbon dots fluorescence probe cupper ion ratio probe
北京工业大学材料与制造学部 激光工程研究院，北京 100124
利用稀土离子掺杂材料、有机染料以及量子点等荧光材料实现荧光温度传感在航空航天、生物医疗、食品储存等领域具有重要意义。其中，无机卤化物钙钛矿量子点（PeQDs）荧光材料由于具有量子产率高，温度依赖性强等特点，在荧光温度传感领域展现了巨大的应用前景。然而，PeQDs只有一个光致荧光（PL）峰，其强度和位置极易受到浓度和尺寸等因素的干扰，因此用单一PL峰进行温度传感的准确性较低。在本工作中，我们提出了一种微球腔阵列（MCA）耦合PeQDs薄膜（MCA/PeQDs）的新型温度传感结构，利用MCA/PeQDs结构与PeQDs薄膜具有温度依赖性的PL峰值强度比实现温度传感。该结构通过微球腔中回音壁模式（WGMs）增强的Purcell效应提高了自发辐射速率，抑制了声子辅助猝灭效应，从而实现了较好的PeQDs荧光增强。结果表明，在223～373 K范围内，当PeQDs浓度为0.131 6 mg/mL、微球腔直径为（19±1）μm时，该结构的绝对灵敏度（Sa）与相对灵敏度（Sr）可达到0.75 K-1和1.95%·K-1。本工作克服了使用单个PL峰进行温度传感准确性差的缺点，为荧光材料在高性能荧光温度传感器中的应用开辟了新的途径。
温度传感 微球腔 无机卤化物钙钛矿量子点 荧光增强 temperature sensing microsphere cavity inorganic halide perovskite quantum dots fluorescence enhancement
